一种具备挽输出能力的车规低功耗LDO电路的制作方法

本发明涉及低压线稳定器领域，尤其涉及一种具备挽输出能力的车规低功耗ldo电路。

背景技术：

1、在车载电子设备中，大量芯片需要通过ldo（low dropout regulator, 低压线性稳压器）获得稳定的供电电压。为了增大电流效率，ldo的功耗应尽量保持在较低水平。在实际车载应用中， ldo在电源和负载端等各处都会存在较大的交流扰动，由于静态电流的存在，ldo在输出端负载较大时很难释放电荷，从而在输出端产生长时间的误差电压。为了满足iso7637和iso16750规定的各种电源波动工况，需要ldo提供一定的挽输出能力消除该误差电压。

2、现有技术中，图1显示了一种典型的低压线性稳压器，由一个误差放大器（erroramplifier），缓冲器（buffer）和输出级（driver stage）组成。通过负反馈环路使得输出稳定在固定电压处(vref⋅(1+rf1 /rf2))。为了减小静态电流，提高电流效率，rf1和rf2阻值很大。在电源快速上升时，由于寄生和功耗限制，内部节点b很难完全跟上电源电压的变化，从而造成输出功率管异常开启对输出充电。ldo的负载电流较低时，ldo的输出端难以释放电荷，在电源电压周期性变化时，会造成输出电压持续升高。过高的输出电压可能会造成后级电路损坏，因此需要在输出电压异常升高时及时提供下拉电流以保证电路安全。在这种负载电流低，电源电压有周期性扰动的应用场景下。因此，发明一种能够监测输出电压，能够及时提供挽输出能力的低功耗电路具有重要的研究意义。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题提供一种具备挽输出能力的车规低功耗ldo电路，通过引入高带宽环路为ldo增加了下拉电流能力，使得ldo输出在被扰动抬升后能够快速下拉，同时不显著增加静态电流，保证了高电流效率，大大增加了低功耗ldo的应用场景。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种具备挽输出能力的车规低功耗ldo电路，包括参考电压vref，输入电压vin，输出电压vldo，误差放大器，电阻rf1，rf2，电容ca，cb，cc，外部电容负载cl，cl的等效串联电阻esr，反向增益级，场效应管mp1，mp2，mp3，mpwr，mn1，mn2，mn3，外部电流负载iload；所述输入电压vin与场效应管的mp1，mp2，mp3和mpwr的源极和电容cb 的一端连接，所述电容cb 的另一端分别与场效应管mp1和mpwr的栅极连接，且与m p1的漏极和mp2的漏极连接，所述mp2的栅极与mp3的栅极连接，所述mp3的栅极与其漏极连接，所述mpwr的漏极分别与电阻rf1、mn2的漏极、外部电流负载iload、cl的等效串联电阻esr以及vldo连接，所述cl的等效串联电阻esr的另一端与外部电容负载cl连接，所述电阻rf1的另一端与电阻rf2连接，所述误差放大器的一输入端连接参考电压vref，另一输入端与所述电阻rf1和电阻rf2连接，所述误差放大器的输出端分别与反相增益级、电容ca连接。

3、进一步的，所述反相增益级的另一端分别连接电容cc、mn2和 mn3的栅极，所述电容cc的另一端、外部电容负载cl的另一端、外部电流负载iload的另一端、电阻rf2另一端、mn1的源极、mn2和 mn3的源极接地，所述误差放大器的输出端与mn1的栅极连接，所述电容ca的一端与mn1的栅极连接，另一端与mn1的源极连接。

4、进一步的，所述反向增益级包括模拟电压源uavdd，恒流源iref1, iref2，场效应管mp4，mp5，mp6，mp7，mn4，mn5，mn6，mn7，所述模拟电压源uavdd分别连接恒流源iref1以及场效应管mp4和mp6的源极，场效应管mp4和mp6的栅极分别与其自身的漏极连接，所述mp6的漏极与mp7的源极连接，所述mp7的栅极与其自身的漏极连接，所述mp4的漏极分别与mp5的源极和mn5的漏极连接。

5、进一步的，所述mp7的漏极与恒流源iref2连接，所述mn5的源极、mp5的漏极和mn4的漏极分别连接，恒流源iref1的另一端分别连接mn7的漏极和mn5的栅极，mn7的源极与mn6的漏极连接，mn7与mn6栅极与其自身的漏极连接，所述mn4的栅极与mn1的栅极连接，所述误差放大器的输出端分别与mn1的栅极和电容ca的一端连接，mn4的漏极分别连接电容cc、mn2和 mn3的栅极，所述电容cc的另一端、外部电容负载cl的另一端、电容ca的另一端、外部电流负载iload，iref2的另一端、电阻rf2另一端、mn1的源极、mn2和 mn3的源极接地，mn4和mn6的源极接地。

6、进一步的，所述误差放大器采用五管运放实现，包括恒流源iref3，场效应管mp8，mp9，mn8，mn9，所述模拟电压源uavdd还与恒流源iref3连接，所述包括恒流源iref3的另一端与mp8和mp9源极连接，所述mp8的栅极为误差放大器的一输入端且与参考电压vref连接，mp9的栅极为所述误差放大器的另一输入端且与电阻rf1和电阻rf2连接，所述mp8的漏极与mn8的漏极连接，且所述mn8的漏极与其栅极连接，所述mp9的漏极与mn9的漏极连接，所述mn8和mn9的栅极连接，所述mp9以及mp9的漏极为所述误差放大器的输出端且与mn1的栅极和电容ca的一端连接。

7、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

8、1. 本发明提供的稳压电路，在高开环增益的条件下，系统稳定性好，如电源抑制比高，负载调整率好，不会增加电路的复杂性，真正做到了低成本、高稳定性；

9、2.本发明通过引入高带宽环路解决了过高的输出电压可能会造成后级电路损坏的问题，同时能够输出电压异常升高时及时提供下拉电流以保证电路安全；

10、3.本发明通过引入高带宽环路为ldo增加了下拉电流能力，使得ldo输出在被扰动抬升后能够快速下拉，同时不显著增加静态电流，保证了高电流效率，大大增加了低功耗ldo的应用场景。

技术特征：

1.一种具备挽输出能力的车规低功耗ldo电路，其特征在于，包括参考电压vref，输入电压vin，输出电压vldo，误差放大器，电阻rf1，rf2，电容ca，cb，cc，外部电容负载cl，cl的等效串联电阻esr，反向增益级，场效应管mp1，mp2，mp3，mpwr，mn1，mn2，mn3，外部电流负载iload；所述输入电压vin的场效应管的mp1，mp2，mp3和mpwr的源极和电容cb 的一端连接，所述电容cb 的另一端分别与场效应管mp1和mpwr的栅极连接，且与m p1的漏极和mp2的漏极连接，所述mp2的栅极与mp3的栅极连接，所述mp3的栅极与其漏极连接，所述mpwr的漏极分别与电阻rf1、mn2的漏极、外部电流负载iload、cl的等效串联电阻esr以及 vldo连接，cl的等效串联电阻esr的另一端与cl连接，所述电阻rf1的另一端与电阻rf2连接，所述误差放大器的一输入端连接参考电压vref，另一输入端与所述电阻rf1和电阻rf2连接，所述误差放大器的输出端分别与反相增益级、电容ca连接。

2.根据权利要求1所述的一种具备挽输出能力的车规低功耗ldo电路，其特征在于，所述反相增益级的另一端分别连接电容cc、mn2和 mn3的栅极，所述电容cc的另一端、外部电容负载cl的另一端、外部电流负载iload的另一端、电阻rf2另一端、mn1的源极、mn2和 mn3的源极接地，所述误差放大器的输出端与mn1的栅极连接，所述电容ca的一端与mn1的栅极连接，另一端与mn1的源极连接。

3.根据权利要求1所述的一种具备挽输出能力的车规低功耗ldo电路，其特征在于，所述反向增益级包括模拟电压源uavdd，恒流源iref1, iref2，场效应管mp4，mp5，mp6，mp7，mn4，mn5，mn6，mn7，所述模拟电压源uavdd分别连接恒流源iref1以及场效应管mp4和mp6的源极，场效应管mp4和mp6的栅极分别与其自身的漏极连接，所述mp6的漏极与mp7的源极连接，所述mp7的栅极与其自身的漏极连接，所述mp4的漏极分别与mp5的源极和mn5的漏极连接。

4.根据权利要求3所述的一种具备挽输出能力的车规低功耗ldo电路，其特征在于，所述mp7的漏极与恒流源iref2连接，所述mn5的源极、mp5的漏极和mn4的漏极分别连接，恒流源iref1的另一端分别连接mn7的漏极和mn5的栅极，mn7的源极与mn6的漏极连接，mn7与mn6栅极与其自身的漏极连接，所述mn4的栅极与mn1的栅极连接，所述误差放大器的输出端分别与mn1的栅极和电容ca的一端连接，mn4的漏极分别连接电容cc、mn2和 mn3的栅极，所述电容cc的另一端、外部电容负载cl、ca的另一端、外部电流负载iload，iref2的另一端、电阻rf2另一端、mn1的源极、mn2和 mn3的源极接地，mn4和mn6的源极接地。

5.根据权利要求4所述的一种具备挽输出能力的车规低功耗ldo电路，其特征在于，所述误差放大器采用五管运放实现，包括恒流源iref3，场效应管mp8，mp9，mn8，mn9，所述模拟电压源uavdd还与恒流源iref3连接，所述包括恒流源iref3的另一端与mp8和mp9源极连接，所述mp8的栅极为误差放大器的一输入端且与参考电压vref连接，mp9的栅极为所述误差放大器的另一输入端且与电阻rf1和电阻rf2连接，所述mp8的漏极与mn8的漏极连接，且所述mn8的漏极与其栅极连接，所述mp9的漏极与mn9的漏极连接，所述mn8和mn9的栅极连接，所述mp9以及mp9的漏极为所述误差放大器的输出端且与mn1的栅极和电容ca的一端连接。

技术总结
本发明提供了一种具备挽输出能力的车规低功耗LDO电路，包括参考电压，输入电压，输出电压，误差放大器，电阻，电容，外部电容负载C<subgt;L</subgt;，C<subgt;L</subgt;的等效串联电阻，反向增益级，场效应管，外部电流负载，所述反向增益级包括模拟电压源，恒流源，场效应管，误差放大器采用五管运放实现，通过引入高带宽环路为LDO电路增加下拉电流能力，使得LDO电路输出在被扰动抬升后能够快速下拉，同时不显著增加静态电流，保证了高电流效率，大大增加了低功耗LDO电路的应用场景。

技术研发人员：陈松,侯冠男,陈长华
受保护的技术使用者：江苏云途半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4